Ein von der TU Dortmund zusammen mit der Westenergie AG, einem früheren Netzbereich der innogy SE, gemeinsam entwickelter und patentierter Gasexpander setzt bei der Rückgewinnung von Energie auf ein spezielles Verfahren: Dabei wird nur ein Anteil des Druckpotenzials des Erdgases in der Turbine entspannt und der Rest in einem konventionellen Gasdruckregler. Dadurch ist keine Vorwärmung des Erdgases erforderlich, allerdings ist die erzeugte Strommenge entsprechend niedriger.
Eine erste Prototypanlage mit rund 8 kW wurde von Westenergie im nordrhein-westfälischen Balve installiert und konnte über rund fünf Jahre hinweg einen reibungslosen Betrieb nachweisen. Die W2 Armaturen GmbH hat die in Balve erprobte Konstruktion zur Serienreife geführt und fertigt den Gasexpander in Lizenz. Die erste Serien-Anlage mit einer Leistung von durchschnittlich 20 kW wurde in Zusammenarbeit mit den Unternehmen A+S Anlagenbau GmbH und EVB Technik GmbH im Oktober 2020 in Trier in Betrieb genommen. Die Entspannungsturbine konnte in eine vorhandene Gasdruck-Regelanlage integriert werden.
Nachhaltige Gasanlage in Trier
Die Gasanlage in Trier bestätigt die Ergebnisse des Prototyps. Ihr Expander ist im Grundprinzip eine düsenbeaufschlagte einstufige Gleichdruckturbine. Die axiale Turbinenstufe sitzt direkt auf einer Welle mit dem Generator, der damit innerhalb des Gehäuses direkt im Gasstrom liegt und von diesem gekühlt wird. In der Trägerplatte sind die Düsen angeordnet, die den Gasstrom auf die Turbinenschaufeln lenken, wobei der Gasexpander durch die Anzahl der Düsen auf verschiedene Auslegungsparameter angepasst werden kann.
Der Durchmesser des Turbinenrades wurde relativ groß gewählt, um niedrige Drehzahlen (üblicherweise im Bereich von 3000 U/min) zu erreichen. Damit wird eine lange Betriebszeit ohne Zwischenwartung des Generators erreicht. Das Gehäuse des Expanders hat eine Nennweite von DN 400, der in dieser Größe geeignet ist für Volumenströme von 2.000 bis 4.000 Nm/h bei Betriebsdrücken im Bereich von 2 bis 10 bar. Dabei wird im Gasexpander lediglich ein Druck von 1 bis 2 bar abgebaut, die eigentliche Regelung des Ausgangsdrucks der Gasanlage übernimmt ein konventioneller Gasdruckregler.
Ein von der Westenergie AG und der TU Dortmund gemeinsam entwickelter Gasexpander setzt bei der Rückgewinnung von Energie auf ein spezielles Verfahren.
Das Bild zeigt Arbeiten am Netz durch Westenergie.
Ein von der Westenergie AG und der TU Dortmund gemeinsam entwickelter Gasexpander setzt bei der Rückgewinnung von Energie auf ein spezielles Verfahren.
Das Bild zeigt Arbeiten am Netz durch Westenergie.
Foto: Westenergie AG